El nitrógeno y el fósforo son esenciales para todos los organismos vivos, son parte fundamental de las moléculas como proteínas y ácidos nucleicos y nutrientes indispensables en el crecimiento de organismos fotosintéticos.

En la química del agua, los compuestos del nitrógeno y del fósforo representan un papel muy importante puesto que son ellos los verdaderamente responsables del crecimiento de los organismos animales y vegetales en el medio acuático. En condiciones normales estos compuestos provienen fundamentalmente de la degradación de la materia orgánica muerta, pero en condiciones del medio alteradas, los aportes adicionales proceden mayoritariamente de vertidos residuales urbanos y de ciertas instalaciones industriales, así como del uso creciente de fertilizantes y pesticidas en la agricultura.

Por este motivo, los vertidos de compuestos nitrogenados y fosfatados deben reducirse paulatinamente, tanto en industrias como en la agricultura y ganadería. Por ello, en las estaciones depuradoras de aguas residuales se contempla eliminar estos compuestos.

La eliminación de nitrógeno se basa en dos procesos combinados de nitrificación y desnitrificación que conllevan una producción de fango en forma de biomasa fácilmente decantable.

En la siguiente tabla se muestran las reacciones que describen los procesos de eliminación del nitrógeno de las aguas residuales urbanas.

En un efluente de aguas residuales urbanas, el nitrógeno se presenta principalmente como nitrógeno orgánico o amoniacal (20% de la DBO5) y, en una proporción muy inferior, nitritos y nitratos. En los dos primeros casos, para su eliminación, el nitrógeno reducido se convierte en nitrito (nitrificación) y, posteriormente, en nitrato, todo ello en presencia de oxígeno. Posteriormente, mediante una reacción de descomposición anaerobia de la materia orgánica (desnitrificación) en la que se toma el oxígeno de los nitratos, se produce nitrógeno gas, que es eliminado y, un fango decantable con alta proporción de materia orgánica oxidada.

El proceso de nitrificación se realiza mediante la acción oxidante de las bacterias Nitrosomas y Nitrobácter, que requieren a su vez la presencia en el medio de las siguientes condiciones mínimas para su desarrollo; fango con edad superior a 10-12 días con cargas másicas bajas, tiempo mínimo de retención en aireación de 6 horas a caudal medio y pH medio o ligeramente básico. Por otro lado, la desnitrificación requiere la ausencia de oxígeno, pH ligeramente básico, tiempo mínimo de